تستفيد تطبيقات الالتقاط والوضع، مثل الاستخدام المختبري، من التصميمات الناتئة لسهولة الوصول إلى المكونات. أما الروبوتات الجسرية فهي روبوتات تعمل بنظام الإحداثيات الديكارتية، وتستند أجزاؤها الأفقية على طرفيها؛ وهي تشبه في بنيتها الرافعات الجسرية، التي لا تُعتبر بالضرورة روبوتات. غالبًا ما تكون الروبوتات الجسرية ضخمة وقادرة على حمل أحمال ثقيلة.

الفرق بين الروبوتات الجسرية والروبوتات الكارتيزية

يحتوي الروبوت الكارتيزي على محرك خطي واحد على كل محور، بينما يحتوي الروبوت الجسري على محورين أساسيين (X) ومحور ثانٍ (Y) يمتد بينهما. يمنع هذا التصميم المحور الثاني من أن يكون ناتئًا (سنتناول هذا لاحقًا)، مما يتيح أطوال شوط أطول في الروبوتات الجسرية وحمولة أكبر مقارنةً بالروبوت الكارتيزي.

تستخدم معظم الروبوتات الكارتيزية تصميم التوجيه المزدوج لأنه يوفر حماية أفضل للأحمال المعلقة (العزوم)؛ ومع ذلك، فإن المحاور ذات التوجيه الخطي المزدوج تشغل مساحة أكبر من المحاور ذات التوجيه الأحادي، في حين أن أنظمة التوجيه المزدوج عادةً ما تكون أقصر (في الاتجاه الرأسي) وقد تمنع التداخل مع أجزاء أخرى من الآلة. ويُقال إن نوع المحاور المختارة لا يؤثر فقط على كفاءة النظام الكارتيزي، بل يؤثر أيضًا على المساحة الإجمالية التي يشغلها.

محركات الروبوت الكارتيزية

إذا كانت الآلية الكارتيزية هي الخيار الأمثل، فإن عامل التصميم التالي عادةً ما يكون وحدة التحكم في المشغل، والتي قد تكون نظامًا يعمل ببرغي أو لولب أو نظام هوائي. تتوفر المشغلات الخطية عمومًا بدليل خطي واحد أو دليلين خطيين حسب نظام التشغيل.

التحكم في الكابلات وإدارتها

يُعدّ التحكم بالكابلات ميزة أساسية أخرى في تصميم هذا الروبوت، وغالبًا ما يتم تجاهلها في المراحل الأولى (أو تأجيلها إلى مراحل لاحقة من الخطة). يتطلب كل محور عدة كابلات للتحكم، بما في ذلك الهواء (للمحاور الهوائية)، ومدخلات المشفر (للمحاور الكارتيزية المؤازرة)، والمستشعرات، والأجهزة الكهربائية الأخرى.

عندما يتم ربط الأنظمة والمكونات من خلال إنترنت الأشياء الصناعية (IIoT)، تصبح الأساليب والأدوات المستخدمة لربطها أكثر أهمية، ويجب توجيه كل من هذه الأنابيب والأسلاك والموصلات بشكل مناسب وصيانتها لتجنب الإجهاد المبكر الناتج عن الانثناء المفرط أو الاضطراب الناتج عن التداخل مع مكونات الجهاز الأخرى.

يتحدد نوع وكمية الكابلات المطلوبة، بالإضافة إلى مدى تعقيد نظام إدارة الكابلات، بنوع بروتوكول التحكم والشبكة. يُرجى ملاحظة أن حامل الكابلات أو الصواني أو الهياكل الخاصة بنظام إدارة الكابلات ستؤثر على قياسات النظام الكلية، لذا تأكد من عدم وجود أي تعارض بين نظام الكابلات وبقية مكونات الروبوت.

أنظمة التحكم الروبوتية الكارتيزية

تُعدّ الروبوتات الكارتيزية الطريقة المُفضّلة لتنفيذ الحركات من نقطة إلى أخرى، ولكنها قادرة أيضاً على تنفيذ حركات معقدة مُستكمَلة ومُحدَّدة. ويُحدِّد نوع الحركة المطلوبة أفضل جهاز تحكّم، وبروتوكول شبكة، وواجهة مستخدم رسومية، ومكوّنات حركة أخرى للنظام.

على الرغم من أن هذه المكونات تقع بشكل مستقل عن محاور الروبوت، إلا أنها ستؤثر في الغالب على المحركات والأسلاك والمكونات الكهربائية الأخرى الموجودة على المحور. وستؤثر هذه العناصر الموجودة على المحور على الاعتبارين التصميميين الأولين، وهما تحديد الموقع والتحكم في الكابلات.

ونتيجة لذلك، تعود عملية التصميم إلى نقطة البداية، مما يؤكد على أهمية بناء روبوت ديكارتي كجهاز كهروميكانيكي مترابط بدلاً من كونه مجموعة من الأجزاء الميكانيكية المتصلة بالأجهزة والبرامج الكهربائية.

ظرف عمل الروبوت الكارتيزي

تُنتج تكوينات الروبوتات المختلفة أشكالًا متباينة لنطاق العمل. يُعدّ نطاق العمل هذا بالغ الأهمية عند اختيار الروبوت لتطبيق مُحدد، لأنه يُحدد منطقة عمل الذراع الآلية والأداة النهائية. ولأغراضٍ مُتعددة، ينبغي توخي الحذر عند دراسة نطاق عمل الروبوت.

1. نطاق العمل هو مقدار العمل الذي يمكن الوصول إليه من نقطة في نهاية الذراع الروبوتية، والتي عادةً ما تكون منتصف ترتيبات تركيب أداة النهاية. ولا يحتوي هذا النطاق على أي أدوات أو قطع عمل تابعة لأداة النهاية.

2. توجد أحيانًا مواقع داخل نطاق التشغيل لا يستطيع ذراع الروبوت دخولها. وتُسمى هذه المناطق بـ"المناطق الميتة".
إن أقصى قدرة للحمولة المذكورة لا يمكن تحقيقها إلا عند أطوال الذراع هذه، والتي قد تصل أو لا تصل إلى أقصى مدى.

3. نطاق التشغيل للتكوين الديكارتي عبارة عن منشور مستطيل. داخل نطاق العمل، لا توجد مناطق ميتة، ويمكن للروبوت التعامل مع الحمولة الكاملة في جميع أنحاء حجم العمل.